効率

Road-Load

どんなパワートレインを利用するかに関わらず、すべてのタイプの自動車は走行負荷抵抗を克服しなくてはなりません。走行負荷抵抗には空気抵抗、機械摩擦 (ベアリング、ハブ、ドライブシャフト等)、タイヤの回転抵抗が含まれます。走行負荷抵抗はすべての自動車に影響を及ぼします。自動車が加速して「押し出す」空気の量が増えるにつれ、空気抵抗が大きくなります。そのため、走行負荷抵抗は高速走行時ほど大きくなり、自動車の空気力学にも左右されます。テスラのエンジニアは車体の美しいスタイルを保ちつつ、空力的損失の低下に努めています。さらに、走行負荷抵抗はブレーキ、ベアリングやその他の回転パーツの抵抗が小さくなるように設計することで最小化できます。また、回転抵抗の小さなタイヤの使用、自動車の軽量化も重要です。走行負荷抵抗を小さくすることにより利用可能になるエネルギーは、最大航続距離に大きく影響します。抵抗を最小化し、航続距離を最大化するために設計された部品から造られるモデル S は、空気力学的に最も優れたセダンとなるでしょう。

エネルギー変換による喪失

理論上全く等しい走行負荷抵抗のかかる 2 台の車でも、エネルギー変換の効率により全体的な効率性は大きく異なります。電気自動車はエネルギー変換によるエネルギーの喪失が最も少ない自動車です。

電気自動車の効率

電気自動車では、化学エネルギーはバッテリーに蓄積されます。リチウムイオン電池がテスラ車に利用されているのは、エネルギー密度が高いからです。一部のエネルギーがセルや伝導体、ヒューズなどのパッテリーパックの部品内で熱となって失われますが、化学エネルギーは 90% 以上の効率で電気エネルギーに変換することができます。テスラのパワートレインを構成する残りのパーツ (ドライブ・インバーターとモーター) も非常に高効率です。テスラ・ロードスターの総合効率は 88% で、内燃機関自動車の 3 倍近い効率を誇ります。

内燃機関自動車の効率

従来の自動車では、化学エネルギーはガソリンとして蓄積されています。内燃エンジンはガソリンを燃焼することで化学エネルギーを熱エネルギーに変換します。その熱エネルギーをピストンが、タイヤを回すための機械的作用に変換します。この変換プロセスの効率は最高でも 35% です。ガソリンに蓄積されたエネルギーの大部分は熱となり失われます。

ハイブリッド車とプラグイン・ハイブリット車の効率

ハイブリッド車のエネルギー変換プロセスは内燃機関自動車と電気自動車のプロセスを複合したものです。走行負荷エネルギーの一部を回収できるため、ハイブリッド車の総合効率は従来の自動車よりも少し高くなります。ハイブリッド車が電気のみで動く場合、総合効率はかなり高くなり得ます。しかしながら、一度ガソリンエンジンが動き出すと総合的パワートレイン効率は、内燃エンジン (ICE) 変換プロセスとバッテリーの両方によるエネルギー喪失の影響を受けます。すべての自動車がハイブリッド車になったとしても、依然として石油に 100% 依存した世界であることに変わりはありません。

総合効率 (Well-to-Wheel Efficiency)

各技術の例を見ると、テスラの電気技術がエネルギーを最も効率良く使えることが解ります。電気会社がより効率の良いパワープラントを建設し、再生可能エネルギーを取り入れることで、エネルギーが供給源からバッテリーに充電されるまでの効率 (WELL-TO-STATION EFFICIENCY) は飛躍的に上昇します。それにより総合効率も、内燃技術やハイブリッド技術が及びも付かない程に向上します。